Monte Carlo模拟研究剪切对嵌段共聚物溶液溶胶-凝胶转变行为的影响

利用非平衡态Monte Carlo模拟方法,研究了剪切对ABA遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中溶胶-凝胶转变行为的影响.结果表明,一定程度的剪切流场会促使溶胶-凝胶转变浓度向低浓度方向移动.计算了剪切下体系的结构信息,包括链构型的分布、胶束的聚集数和数目、胶束簇的聚集数和数目、单链的平均尺寸和拉伸程度.结果表明,剪切使分子链沿着剪切方向被拉伸,导致分子链的尺寸变大,使体系中的分子链有更大几率可以形成桥型链,进而促进体系发生溶胶-凝胶转变.     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟

利用Monte Carlo模拟, 对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现, 相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(f_A)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在f_A较小、 ε较大的情况下, 相应环形嵌段共聚物的cmc值更小; 而在f_A较大、 ε较小的情况下, 线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同f_A及ε的关系, 计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明, 在所研究的f_A和ε范围内, 环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小, 因而从熵贡献角度来看, 环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看, 当f_A较小、 ε较大时, 环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当f_A较大、 ε较小时, 线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见, 对体系的胶束化自由能进行系统分析, 有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.     

软三嵌段两面神胶体粒子自组装行为的模拟研究

采用软补丁粒子模型及相应的介观动力学模拟方法, 研究了软三嵌段两面神胶体粒子在稀溶液条件下的自组装行为. 通过合理调节补丁大小和补丁之间的吸引强度, 软三嵌段两面神胶体粒子能够自组装形成非常丰富的聚集结构, 包括线状结构、 六方柱状结构、 体心四方束状结构以及三维网络状结构. 此外, 分析了与纤维结构类似的体心四方束状结构形成的动力学机理. 模拟结果为实验上设计并制备新颖的超胶体纳米结构提供一定的理论支持.     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟简

利用Monte Carlo模拟,对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现,相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(fA)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在fA较小、ε较大的情况下,相应环形嵌段共聚物的cmc值更小;而在fA较大、ε较小的情况下,线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同fA及ε的关系,计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明,在所研究的fA和ε范围内,环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小,因而从熵贡献角度来看,环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看,当fA较小、ε较大时,环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低,对自由能的贡献更大,因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当fA较大、ε较小时,线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低,对自由能的贡献更大,因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见,对体系的胶束化自由能进行系统分析,有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.     

PBD/PDMS共混物分散相的聚并捕获行为

借助显微-剪切装置在线研究了低速剪切场下SiO2纳米粒子含量、分散相聚丁二烯(PBD)浓度和剪切速率对PBD/聚二甲基硅氧烷(PDMS)不相容体系中聚并捕获行为的影响.结果表明,聚并捕获所形成的液滴尺寸与形状规整度由粒子含量、分散相浓度和剪切速率等因素共同决定.在较低的SiO2纳米粒子含量或较高的分散相浓度下,PBD液滴在低剪切场下发生聚并捕获,形成尺寸较大、形状不规则的液滴.增加SiO2纳米粒子含量或减小分散相浓度,能够减小分散相的尺寸并提高分散相的规整度.增加剪切速率能有效地减小分散相的尺寸并提高分散相的规整度.     

大型漂浮式风电装备耦合动力学研究: 历史、进展与挑战

风电是可再生能源的主力军, 在优化能源结构、缓解气候变化方面发挥着重要作用. 经过数十年的发展, 风电装备逐渐向大型化和离岸化方向发展, 并由此形成“由陆向海, 由浅入深, 由固定式向漂浮式”的演变之路. 在水深大于50米的深远海域, 采用漂浮式支撑基础搭载大型或超大型风电机组是兼顾技术可行度和成本优势的理想选择. 如今, 大型漂浮式风机已成为下一代深远海风能大规模开发的主力装备, 是深化海洋风能开发的先导战略性高端装备, 是风电领域的研究热点和技术高地. 本文围绕大型漂浮式风电装备耦合动力学问题, 综述了国内外浮式风电技术的发展历程和研究现状, 结合作者团队多年的研究与实践经验, 介绍了浮式风机耦合动力学及其优化控制中的基础问题与研究现状, 总结了现阶段浮式风机耦合动力学研究中的困难与挑战, 为浮式风电研究人员提供参考.      

梳型嵌段共聚物微观相分离的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics, DPD)模拟方法研究了二维梳型嵌段共聚物的微观相分离, 得到了相形貌与侧链长度及链段间相互作用的依赖关系, 进一步与线型和星型嵌段共聚物微观相分离进行了对比. 模拟结果揭示了本体中影响梳形嵌段共聚物微观相分离的主要因素, 包括嵌段共聚物的组成\, 拓扑结构以及不同粒子间的排斥力.     

长径比对椭球粒子液晶行为的影响

利用Gay-Berne模型, 结合分子动力学模拟方法, 研究了粒子长径比对椭球粒子液晶行为的影响, 考察了粒子长径比对向列相和近晶相的影响. 结果表明, 长径比相对较小的粒子有利于向列相的形成, 而长径比相对较大的粒子更有利于近晶相的形成. 分析了近晶相和向列相形成的动力学过程.     

嵌段共聚物纳米结构设计的计算机模拟研究

嵌段共聚物在本体或在选择性溶剂中可以通过微相分离或自组装形成各种各样的纳米结构,如层状相、球状、棒状及碟状胶束、双层膜、囊泡、纳米管等.这些纳米结构在药物输送、微电子学、先进材料等领域具有令人瞩目的应用前景.因此,研究嵌段共聚物形成纳米有序结构的过程以及理解复杂纳米结构的形成机理具有非常重要的意义.由于嵌段共聚物纳米聚...     

耗散粒子动力学模拟方法在软物质体系研究中的一些进展与应用

软物质是指处于固体和理想流体之间的复杂态物质,主要包括聚合物、表面活性剂、液晶、胶体悬浮液、以及生物大分子等。软物质能够对外界微小的作用产生强烈的非线性响应,并展现出丰富的有序自组装相态。作为一种新颖的模拟技术,耗散粒子动力学方法非常适合在介观尺度上对软物质体系的复杂行为进行合理的描述。本文对耗散粒子动力学模拟方法的发展及一些应用进行了系统评述。耗散粒子动力学模拟方法体现了分子动力学与格子Boltzmann模型的优点,通过与其它理论模型（如Flory-Huggins理论、Smoothed particle hydrodynamics模型等）相结合,该方法能够在介观尺度上有效地研究聚合物熔体和溶液体系、生物膜及囊泡体系以及胶体悬浮液等体系的行为。这些研究结果,对新材料的研发、特殊材料的制备、以及材料加工条件的选择具有十分重要的科学意义和实际应用价值。